好氧饥饿法快速启动污水短程硝化：四类细菌种群重构机制及其应用

本研究创新性地采用7天好氧饥饿策略实现市政污水短程硝化(PN)快速启动，平均亚硝酸盐积累率(NAR)达92.7%。通过解析聚磷菌(PAOs)、反硝化菌、氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)四类微生物的种群重构机制，揭示了好氧饥饿阶段NOB的活性衰减速率(0.34d-1)显著高于AOB(0.08d-1)，而复苏阶段PAOs与AOB的竞争优势共同导致NOB丰度从0.99%降至0.10%，为短程硝化-厌氧氨氧化(PNA)工艺的工程应用提供理论支撑。

　　

Highlight

通过好氧饥饿快速启动短程硝化：四类细菌的种群重构之旅

Experimental setup and operation of the bioreactor

实验采用10L序批式反应器(SBR)，配备WTW Oxi/340i在线监测系统，通过电磁阀控制排水比(50%)，温度恒定25.0±0.5°C。这个微生物"竞技场"将见证四类细菌在好氧饥饿条件下的生存博弈。

Rapid start-up of partial nitrification by aerobic starvation

短程硝化(PN)的闪电战：在7天好氧饥饿后，系统亚硝酸盐积累率(NAR)飙升至92.7%！饥饿阶段如同"微生物大逃杀"，NOB的活性像融化的冰淇淋般快速衰减(0.34d^-1)，而顽强的AOB仅以0.08d^-1的速率衰退。复苏阶段更上演"适者生存"大戏——PAOs和反硝化菌疯狂抢夺资源，把NOB的领地从0.99%压缩到0.10%。

Discussion

微生物战况解密：好氧饥饿第7天，Candidatus_Competibacter的基因表达量达到Nitrospira的14.6倍！这场"饥饿游戏"中，PAOs和AOB如同装备精良的特种部队，而NOB则像失去补给线的散兵游勇。微生物间的"资源争夺战"最终塑造了以亚硝酸盐为主导的生态系统。

Conclusion

研究揭示：①7天好氧饥饿即可打造高效PN系统；②NOB的相对丰度暴跌88.9%，如同遭遇"微生物界的大灭绝"；③PAOs与反硝化菌的强势复苏构成抑制NOB的"双保险"。这项研究为污水脱氮工艺提供了全新的"微生物生态调控"范式。